17.Си давления. Единицы измерения. Виды давлений. Гидростатический манометр.

Давление – физическая величина, определяемая как отношение нормальной составляющей силы, действующей на поверхность, к единице этой поверхности.

От давления зависят многие характеристики веществ (например, плотность, энтальпия) и интенсивность протекания процессов.

Различают абсолютное, избыточное и барометрическое давление.

В системе СИ давление измеряется в [Па]=[Н/м²].

[Па] очень маленькая величина поэтому чаще пользуются производными - бар=100 кПа, или внесистемными – ата, ати, мм.рт.ст.

Средства измерений давления классифицируют по виду измеряемого давления и принципу действия. По виду измеряемого давления средства измерений подразделяют на:

• манометры – для измерения избыточного давления;

• барометры – для измерения атмосферного давления;

• вакуумметры – для измерения вакуума (разрежения);

• напоромеры – для измерений малых избыточных давлений (до 40 кПа);

• тягомеры – для измерений малых разряжений до—40 кПа;

• дифференциальные манометры – для измерений разности давлений.

По принципу действия средства измерений давления подразделяют на:жидкостные,

• деформационные (пружинные),

Гидростатические манометры относятся к приборам абсолютного типа, так как измеряют непосредственно давление. Манометр представляет собой U-образную трубку с жидкостью. Один конец трубки соединен с измеряемым давлением Pизм, другой — с эталонным давлением Рк, равным атмосфере или условному нулю (высокий вакуум) в зависимости от того, открыт или закрыт этот конец.

При открытом конце условие равновесия ртути в двух коленах имеет вид Pизм=h+Pк, где h -столба ртути. Отсюда

Неудобство манометра с открытым концом — обратная зависимость Ратм от h и связь показаний с переменным атмосферным давлением. При закрытом конце условие равновесия имеет вид Ратм = h +Рупр, где Рупр — упругость паров ртути; следовательно,

Ратм ≈ h

18.Деформационные манометры

Принцип действия деформационных СИ давления основан на использовании упругой деформации чувствительного элемента (ЧЭ). В зависимости от конструкции ЧЭ различают мембранные, сильфонные и пружинные (трубчатые) манометры.

Т рубчатые пружины. Трубчатая пружина (манометрическая трубка, пружина Бурдона) – представляет собой изогнутую по дуге трубку с овальным поперечным сечением. Один конец трубки открыт и закреплен, а другой запаян и имеет возможность свободно перемещаться. Под влиянием поданного избыточного давления трубка раскручивается.

Основной недостаток рассмотренных пружин – малый угол поворота, что требует применения передаточных механизмов. Иногда используют многовитковые пружины.

Трубчатые пружины для давлений до 5 МПа изготавливают из латуни, томпака, бронзы. Для изготовления пружин, рассчитанных на давления свыше 5 МПа, применяют легированные сплавы, стали различных составов.

Технические манометры (серии МТ) изготавливаются с диаметрами шкалы 63, 100, или 160 мм и предназначены для измерений давления до 2,4 МПа с классом точности 1,5. Класс точности манометров задается, как правило, приведенной погрешностью.

Трубчатые манометры выбирают так, чтобы измеряемая величина находилась в пределах (0,6 – 0,75)Р_max.

С ильфон — тонкостенный (0,1—0,3 мм) гофрированный металлический стакан. В пределах линейности статической характеристики сильфона отношение действующей на него силы к вызванной ею деформации остается постоянным и называется жесткостью сильфона. Для увеличения жесткости внутри сильфона часто помещают пружину. Сильфоны изготовляют из бронзы различных марок, нержавеющей стали, алюминиевых сплавов и др.

Мембрана - гибкая круглая плоская или гофрированная пластина, способная деформироваться под действием давления. Статическая характеристика плоских мембран изменяется нелинейно с увеличением давления, поэтому в качестве рабочего участка используют небольшую часть возможного хода. Гофрированные мембраны могут применяться при больших прогибах, чем плоские, так как имеют значительно меньшую нелинейность характеристики. Чем больше глубина гофр, тем выше линейность статической характеристики. Мембраны изготовляют из различных марок стали, бронзы, латуни и т. д.